| 由于磁表面存储器的寻址主要依靠机械动作来完成，因此，单个存储器的访问速度不可能有很大提高。随着CPU和主存储器速度的不断提高，外部存储器的访问速度已经成为提高整个计算机系统性能的关键。 1988年美国加州大学伯克利分校的D.A.Patterson教授提出廉价冗余磁盘阵列RAID（Redundant Array of Inexpensive Disk）技术。其基本思想是用多个较小的磁盘存储器，通过合理地分布数据，支持对多个磁盘同时进行访问，从而改善磁盘存储器的性能。 RIAD的主要特点是： 1．物理上虽然是多个磁盘，但从操作系统看是一个逻辑磁盘。 2．数据分布在磁盘阵列中的磁盘存储器上。 3．采用冗余技术和校验技术来提高可靠性，当某一个磁盘失效时可以恢复数据。 4．与大型磁盘存储器相比，RIAD具有速度快、容量大、功耗低、价格便宜、容易扩展存储容量等优点。 RIAD采用的主要技术有： 1．分块技术（Striping），把需要写到磁盘上的数据分成多个块，分布存放到阵列中的多个磁盘上。 2．交叉技术（Interleaving），对分布在多个磁盘上的数据采用交叉方式进行读写，以提高磁盘存储器的访问速度。 3．重聚技术（Declustering），对多个磁盘上的存储空间重新进行编址，数据按照重新编址后的空间存放。 工业界公认的标准有6级别，分别为RAID0～RAID5： RAID0级采用无冗余无校验的数据分块技术。从用户看是一个逻辑磁盘，但数据被分块存放在磁盘阵列的各个磁盘中。RIAD0的优点是访问速度快、空间利用率高、管理容易，主要缺点是故障率比较高，它主要用于要求速度高、容量大、价格便宜，但不太关注可靠性的场合。 RAID1级采用磁盘镜像阵列技术。每一个工作磁盘都有与其对应的镜像磁盘，在镜像磁盘上保存有与工作盘完全相同的数据拷贝。读出时从寻址时间短的那个磁盘上输出数据；写入时，两个磁盘都要更新。RIAD1主要用来存放重要的系统软件和用户文件，它能够提供数据的实时备份，一旦工作磁盘发生故障，能够从镜像磁盘上立即恢复数据。RIAD1的磁盘空间利用率只有50％，但它的安全性好、速度高。 RAID2级采用海明纠错码的磁盘阵列，通过增加校验磁盘实现单纠错双检错功能。当用户访问磁盘上的数据时，为了实现检错和纠错功能，必须访问阵列内的所有磁盘，因此，当访问大批量数据时，工作速度还比较高，但访问小批量数据时，数据传输率很低，这种方式目前已经很少使用。 RAID3级和RAID4级是采用了奇偶校验码的磁盘阵列，并且把奇偶校验码存放在一个独立的磁盘上。如果阵列中的某一个磁盘失效，存储在这个磁盘上的数据可以通过对其他盘上的数据进行异或运算得到。从磁盘阵列中都出数据很快，但是，在写入数据时，因为要写入校验码，因此速度较慢。 RIAD2和RIAD3还采用了并行访问技术和数据分块技术。对每一次访问请求，阵列中的所有磁盘都响应，各磁盘之间并行工作。每个数据块非常小，通常为一个字节或一个字，因此，能够达到很高的数据传输率，尤其是传送大量数据时，性能更加优异。然而，由于数据块非常小，当访问请求的数量增多时，其性能将明显下降。 RAID5级为无独立校验磁盘的奇偶校验码磁盘阵列。校验信息分布存放在阵列中的各个磁盘上，它对于大批量数据或小批量数据的访问都能达到比较高的传输速度。 RIAD4和RIAD5都采用了独立存取技术，阵列中的每一个磁盘都能独立处理访问请求，多个访问请求能够在同一个磁盘阵列中并行处理，另外，这两种磁盘阵列也都采用了数据分块技术，但是，与RIAD2和RIAD3相比，每个数据块比较大，因此，RIAD4级和RIAD级适用于访问请求频繁，但数据传输率要求相对比较低的应用场合。 在RIAD中一般都自带有微处理器，用来完成磁盘阵列的控制、数据的分块与组合、并行调度等功能。 |